什么是方波、矩形波、修正正弦波、纯正弦波？

什么是方波、矩形波、修正正弦波、纯正弦波?如图所示：

一、方波：

方波是一种周期性的波形信号，其电压【yā】在两个【gè】不同的电平之间交替。方波【bō】的特点【diǎn】是在正负电【diàn】压值【zhí】之间【jiān】瞬间【jiān】切换【huàn】，没有平滑过渡。换句话说，方波的上升和【hé】下【xià】降边缘非常陡峭，几乎是垂直的。方【fāng】波的形状【zhuàng】比正弦波【bō】和三角波等其他【tā】波形更简单。

(资料图片)

方波具有下列特征：

时间占空比：方波的时间占空比【bǐ】是指在一【yī】个周期【qī】内【nèi】，电压处于高状态的时间【jiān】占总周期时间的比率。一【yī】个理想的方波有一个50%的【de】占空比，即高【gāo】和低【dī】倍相等。

奇次谐波：方波的频谱【pǔ】特征表明【míng】，方波只含有奇次【cì】谐【xié】波，且其幅值【zhí】随频【pín】率的增加而逐渐减小【xiǎo】。这就意味着方波中【zhōng】含有【yǒu】大量的【de】高频成分，会引起【qǐ】电磁干扰和信【xìn】号失真等问题。

无偶次谐波：对应于【yú】奇【qí】次谐波，方波不【bú】包含偶次【cì】谐波。这【zhè】是因为【wéi】方波关于时间轴是对称【chēng】的，而偶次谐波关于时间轴是【shì】反对称的，所【suǒ】以它们对方波的贡【gòng】献为零。

方波广泛应用于数字电路、定时器、逻辑控制、开关电源等领域。然而，对于需要连续、平滑交流电源的应用(如驱动电机或为敏感电子设备【bèi】供电)，方波不【bú】适合，因为【wéi】其高频成分【fèn】会导致额外的损耗和干扰。这种【zhǒng】情况下，正弦波【bō】或【huò】者其他更接近正【zhèng】弦波的东【dōng】西会是更好的选【xuǎn】择。

方波与矩形波

二、矩形波：

矩形波是一种常见的信号波形，广泛应用于电子工程、通信工程、计算机科学等领域。

矩【jǔ】形波也是一种周期性的波形，其特点是在【zài】一个【gè】周期【qī】内，波形会在一个电平【píng】上保持一段时间，然后【hòu】在【zài】另一个电【diàn】平上保【bǎo】持一段时【shí】间，这种【zhǒng】波形【xíng】可用于PWM(脉冲【chōng】宽度调制)控【kòng】制、音频信号合成等【děng】。在PWM控制【zhì】中，矩形【xíng】波可以通过改变占空比来控制输出电压的【de】大小，从而【ér】实现【xiàn】对【duì】电机、灯等设备的控制。在音频信号合成中，矩形波可以通过添加滤波器来处理，以产生各种音色。

三、修正正弦波：

修正波是在波形上经过调整或校正的波形。在电力电子领域，最常见的修改波形是修正正弦【xián】波，它【tā】是在方波的基础【chǔ】上进行【háng】改【gǎi】进【jìn】，使【shǐ】之更接近于纯正弦【xián】波。修正正弦【xián】波在形状上介于方波和【hé】纯正【zhèng】弦波之间【jiān】。

修正【zhèng】正弦波【bō】通【tōng】常由【yóu】一【yī】个短【duǎn】暂的零电压相【xiàng】位和随后的两个不同电压电平的【de】相位组成。在一个周【zhōu】期【qī】内【nèi】，修【xiū】正后的正弦波在【zài】高电平、零电平和低电平【píng】之间交替。方波相比，修正正弦波含有更少的高【gāo】频成分，更【gèng】接近纯正弦波【bō】的特性，从而减【jiǎn】少【shǎo】信号失真和电磁干【gàn】扰。

与纯正弦波相【xiàng】比，修正正弦波具【jù】有成本低、结构简单的优点。但改造后的正弦波【bō】输出的【de】交流波形仍存在【zài】一【yī】定程度的失真，可能【néng】会【huì】对一些敏感的【de】电【diàn】子设【shè】备造【zào】成影响。对于波形要【yào】求【qiú】较【jiào】高的应用，纯正弦波通常是更合适的选择。

四、纯正弦波：

纯正弦波是一种平【píng】滑、连续、周期性【xìng】的【de】波形，其电压【yā】随时【shí】间按正弦函数变化。纯正弦波【bō】具有以下特点：

波形平滑：与方波【bō】、修正【zhèng】正弦【xián】波相比，纯正弦波波形平【píng】滑、连续，无突变、无锐【ruì】边。这使得纯正弦波更适合于对波形敏感的应用【yòng】，如驱动电动机【jī】和【hé】音【yīn】频设备。

单一频率：纯正【zhèng】弦波只包含一个基【jī】频，没【méi】有高阶【jiē】谐波。这意味着纯正【zhèng】弦波不【bú】会产生【shēng】电磁干扰和信号失真等【děng】问题，可以提【tí】供更稳【wěn】定、更清洁的【de】电力。

对称性：纯正弦波具有关于时间轴的【de】对称性，即在一个周期内【nèi】，正半【bàn】周期和【hé】负【fù】半周期【qī】的波【bō】形完【wán】全相同。这有助【zhù】于减少设备上的机械和电气应力。

纯正弦波【bō】输出【chū】的【de】交流【liú】电波形更【gèng】接近理想交流电，更适合【hé】对波形要【yào】求更【gèng】高的应用【yòng】场景。然而，纯正弦波的制造成本和复杂性通【tōng】常是【shì】高的。